机器学习概述

简介: 人工智能,Artificial Intelligence,是计算机学科的一个分支,也是心理学、语言学、生物学等多学科交汇的一个热门领域。它企图了解人类智能的实质,并用计算机去模拟它,完成一些较为复杂的任务,让机器看起来像是“有了智能”。 该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。思维学普遍认为,人类大脑的思维分为抽象(逻辑)思维、形象(直观)思维和灵感(顿悟)
人工智能,Artificial Intelligence,是计算机学科的一个分支,也是心理学、语言学、生物学等多学科交汇的一个热门领域。 它企图了解人类智能的实质,并用计算机去模拟它,完成一些较为复杂的任务,让机器看起来像是“有了智能”。
该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

思维学普遍认为,人类大脑的思维分为抽象(逻辑)思维、形象(直观)思维和灵感(顿悟)思维三种基本方式。机器人在工作强度、运算速度和记忆功能方面可以超越人类,但在意识、推理等方面不可能超越人类。 

1.机器学习定义

Tom Mitchell(1998)给的定义:
定义任务Task为T,性能测量方法Performance Measure为P,经验Experience为E。
对于一个计算机程序来说,给它一个T和P,如果在E的影响下,P对T的测量结果得到了显著的改进,我们就说它在E中得到了学习。

2.能做些什么

分类,Classification。
预测,Prediction,一旦我们拥有拟合以往数据的规则,如果未来与过去类似,那么我们就能够对新的实例做出预测。
模式识别,Pattern Recognition。
光学字符识别,OCR ,Optical Character Recognition,即从字符图像识别字符编码。
不同的人有不同的书写风格;字体有大有小;倾斜角度不同;用的钢笔或中性笔也不同,所以同一个字符可对应许多不同的图像。图像不只是点的集合,更是笔画的集合,并且是有规律的,通过机器学习我们能够捕获这些规律。

压缩,Compression。用规则拟合数据,我们能得到比数据更简单的解释,需要的存储空间更少。例如,一旦你掌握了加法规则,就不必记忆每对可能数字的和是多少。

回归,Regression。假设我们要做一个能够预测二手车价格的系统。该系统的输入是能影响到汽车价格的一些属性,如品牌、车龄、发动机性能、里程等;输出是报价。这种输出为数值的问题就属于回归。

3.人工神经网络

人工神经网络,Artificial Neural Networks。它是一种模仿动物神经网络行为特征,进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度,通过调整内部大量节点之间相互连接的关系,从而达到处理信息的目的。

神经网络概述见:http://blog.csdn.net/chuchus/article/details/41410073 。

4.有无监督

有监督的学习,Supervised Learning。
有监督是指训练数据中有人工标注的答案。包括分类与回归。
无监督学习,Unsupervised Learning。

5.深度学习

Deep Learning.为了克服神经网络训练中的问题,采用了与神经网络很不同的训练机制。
传统神经网络中,采用的是back propagation的方式进行,简单来讲就是采用迭代的算法来训练整个网络,随机设定初值,计算当前网络的输出,然后根据当前输出和label之间的差去改变前面各层的参数,直到收敛(整体是一个梯度下降法)。
而deep learning整体上是一个layer-wise的训练机制。这样做的原因是因为,如果采用back propagation的机制,对于一个deep network(7层以上),残差传播到最前面的层已经变得太小,出现所谓的gradient diffusion(梯度扩散)。
微笑什么是layer-wise?
答:这算是一个思想吧,就是网络有很多层,然后我一层一层的训练。先训练好第一层,然后固定第一层,将第一层的输出作为第二层的输入,训练第二层。然后固定第一和第二层,将第二层的输出作为第三层的输入,训练第三层……一直往下,知道需要的层数。然后再在网络最顶,加一个分类层,训练的时候,全部层一起训练(微调)。
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